Авария на АЭС «Фукусима» в Японии снова вернула правительства многих стран, где вынашивались планы развития такой энергетики, и общественность (не только принципиальных противников атомной энергетики) к состоянию, в котором мир находился после Чернобыльской аварии. А ведь были еще аварии на АЭС «Три Майл Айлэнд» (США) и «Селлафилд» (Великобритания), причем последствия Чернобыльской и Фукусимской катастроф вышли за пределы международных границ. А факты отселения при этом людей из близлежащих территорий, длительное отчуждение земель, страх радиоактивного облучения, необходимость вовлечения громадных государственных средств в ликвидацию последствий, сильно влияют на человеческое сознание. Поэтому в ряде европейских государств отказались от развития этомной энергетики. Какие же основные проблемы волнуют общественность?
Во-первых, тяжелые аварии, в результате которых разрушается (расплавляется) ядерное топливо либо из-за потери теплоносителя, либо из-за избыточной реактивности. При этом вероятностный анализ безопасности показывал, что такого рода события практически невозможны. Однако, сочетание целого ряда факторов, в том числе ошибок операторов, все-таки привели к подобным авариям.
Во-вторых, использование в сегодняшней энергетике в качестве основного делящегося материала урана-235 наталкивается на ресурсные ограничения. При теперешнем уровне установленной мощности АЭС мировых запасов относительно дешевого урана по расчетам хватит лет на 100-120. Срок службы современной АЭС 60 лет, и это означает, что уже следующему поколению подобных установок не на чем будет работать.
В-третьих, нерешенность проблем с отработавшим ядерным топливом и радиоактивными отходами в долгосрочном плане. Да, перевозки этих конструкций и веществ и их контролируемое хранение без особых проблем реализуются во всем мире, но общественность спрашивает, что будет дальше через 100 и более лет.
В-четвертых, проблема распространения атомного оружия. Применяемые для работающих реакторов технологии обогащения урана вполне могут быть использованы для получения урана оружейного качества. Именно это обсуждается в связи с иранской атомной программой.
Можно ли преодолеть перечисленные трудности? Можно. Ученые и специалисты России уже много лет ведут разработки ядерных реакторов с так называемой естественной безопасностью. Что это означает? На таком реакторе принципиально не могут быть тяжелые аварии, защита от них базируется только на законах физики. Даже если все стержни регулирования мощности и аварийной защиты будут извлечены, разрушения топлива не произойдет. Для этого в реакторе будет использоваться тяжелый металлический теплоноситель (свинец или свинец-висмут). Такой теплоноситель не горит, не вытекает в больших количествах из активной зоны. Будет использоваться плотное ядерное топливо и равновесное количество делящихся элементов – сколько делится и выделяет энергию, столько же вновь образуется. Это исключит разгон реактора на мгновенных нейтронах, что произошло на ЧАЭС.
Подобные реакторы будут работать на быстрых нейтронах, что позволит вовлечь в топливный цикл уран-238 (его в природе 99,3%) и торий-232. Этих ресурсов России и человечеству хватит на тысячи лет. Реакторы на быстрых нейтронах позволят трансмутировать (преобразовать) долгоживущие (тысячи лет) изотопы в короткоживущие (сотни лет). Это, в свою очередь, позволяет их хранить в геологических нишах, сохраняя один и тот же уровень радиации в земной поверхности – сколько взяли урана и тория, столько вернули после нескольких сотен лет.
Радиоактивные отходы при такой технологии занимают небольшой объем, для них не потребуются большие территории и подземные объемы. Поскольку упомянутые реакторы производят сами для себя ядерное топливо (из урана-238 плутоний-239), то нет накопления отработавшего ядерного топлива, то есть образуется замкнутый топливный цикл.
Выше говорилось о равновесной активной зоне, поэтому в топливном цикле не будет лишних делящихся элементов, которые можно было бы изъять без того, чтобы реактор встал. Не будет также необходимости обогащать уран, кроме того, ядерное топливо в замкнутом топливном цикле смешано с высокорадиоактивными элементами, поэтому и сама собой разрешится проблема хищения делящихся материалов.
Работа над созданием таких реакторов и их топливного цикла активно ведется. Уже до 
2020 года должен заработать первый опытный реактор БРЕСТ-300, проектируется (см. фото) реактор СВБР-100, ведутся испытания плотного топлива и технологий переработки. Переход на реакторы естественной безопасности произойдет эволюционно, начиная с 2025-2030 года.
В настоящее время в мире сформировался повышенный интерес к строительству модульных атомных станций малой и средней мощности (АСМСМ). Несмотря на то, что до настоящего времени нет действующих пилотных модульных АСМСМ, их ожидаемые высокие потребительские качества и экономическая конкурентоспособность с другими источниками энергии в ряде регионов мира, значительный инвестиционный потенциал сегодня не вызывают особых сомнений у специалистов, инвесторов и политиков.
Модульный характер определяет принцип построения АЭС из отдельных модулей с возможностью построения надежных гибких энергетических систем. Особенность современных АСМСМ состоит в том, что они строятся «под ключ» на заводах-изготовителях и транспортируются различными способами до места назначения к потребителю в полной готовности. Таким образом, АСМСМ сочетают высокую технологичность, качество, экономичность заводского серийного изготовления и обеспечивают большую гибкость в финансировании, размещении, удовлетворении требований потребителя в отношении количества и качества вырабатываемой энергии.
Проектные проработки АСМСМ показывают высокие показатели безопасности и надежности. Их работа не зависит от внешних природных условий, они позволяют стабильно обеспечивать потребителей энергией. Такие станции до 100 МВт электрической мощности очень нужны для региональной энергетики, в первую очередь, районов Дальнего Севера, Дальнего Востока, Чукотки, то есть там, где находятся основные ресурсы минеральных и органических ископаемых.
Нефть, газ и позднее уголь, в конечном счете, исчезнут, а главное – неправильно использовать их для сжигания, когда в них нуждается химия. Поэтому безопасная и экологически приемлемая атомная энергетика пока на перспективу не имеет альтернативы для постепенной замены нынешней, использующей углеводородное топливо.
В. Б. Иванов,
доктор технических наук,
заслуженный деятель науки РФ
атомная энергетика
